レーザーイオン加速におけるターゲットのクーロン爆発とRPDAの効果

Proton acceleration due to Coulomb explosion and the RPDA of a target

守田 利昌; Bulanov, S. V.; Koga, J. K.

Morita, Toshimasa; Bulanov, S. V.; Koga, J. K.

レーザーイオン加速において、極力低い出力のレーザーで高エネルギーイオンを生成する条件の検討を行った。用いたレーザーは、直線偏光のガウス形レーザーパルス、強度=510W/cm、レーザー出力=620TW、エネルギー=18Jである。手法は、PIC法によるコンピュータシミュレーションを用い、3次元解析を実施した。ターゲットには、ダブルレイヤーターゲットを用いた。第1層に"軽い"物質を用いることで、高エネルギー陽子が得られること、それは第1層のクーロン爆発とRPDA(輻射圧優勢領域における加速)により、陽子が強い加速電場を受けるからであることがわかった。さらに、最も"軽い"物質である水素のターゲットを用い、生成された陽子を空間的に切り出すことにより、実応用に必要な条件を満たす高エネルギー(200MeV)かつ高品質(エネルギー広がり=2.3%)で、十分な個数(2.610個)を持った陽子ビームが得られることを報告する。

We study the conditions for generating higher energy protons with a lower power and energy laser. The simulations were performed with a 3D electromagnetic code, based on the PIC method. A laser pulse with a power of 620 TW, energy of 18J and peak intensity of 510W/cm, irradiates a disk target. The higher energy protons can be obtained by using a "light" material for the first layer. As a result of this, a strong Coulomb explosion occurs and movement of the first layer occurs by RPDA (Radiation Pressure Dominant Acceleration). By using a hydrogen disk target, we obtain a proton beam with an energy of 200 MeV and an energy spread of 2.3% by cutting the proton cloud.